3D打印機(jī)的神奇之處在于，其既能打印塑料、樹(shù)脂，同時(shí)還能打印金屬、陶瓷等更多不為尋常的材料。當(dāng)然，打印的材料不同意味著與其匹配的打印技術(shù)也就不同。那么，不同的3D打印技術(shù)之間，論其打印速度與精度，誰(shuí)更勝一籌呢?今天，不妨隨筆者一起做個(gè)橫向評(píng)比，看看究竟花落誰(shuí)家。
五類3D打印技術(shù)速度PK戰(zhàn)：究竟花落誰(shuí)家?
熔融沉積(FDM)
FDM又叫熔絲沉積，是一種最為常見(jiàn)的3D打印技術(shù)，很多民用的桌面級(jí)3D打印機(jī)采用此技術(shù)，多采用PLA或ABS線材。其工作原理就是將絲狀熱熔性材料加熱熔化，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)微細(xì)噴嘴擠出，遇冷凝固成型。
FDM 3D打印技術(shù)
其優(yōu)點(diǎn)在于，打印系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境或是家庭中，一次成型且易于操作。獨(dú)有的水溶性支撐技術(shù)，令其在去除支撐結(jié)構(gòu)時(shí)易如反掌，3D打印所需線材易于搬運(yùn)以及更換，且顏色豐富;不足的是，F(xiàn)DM技術(shù)在成型精度上較差，打印對(duì)象的表面光潔度也待改進(jìn)，成型速度慢。
立體平板印刷技術(shù)(SLA)
與FDM技術(shù)呈鮮明對(duì)比的是SLA技術(shù)。采用SLA技術(shù)的3D打印機(jī)，位于樹(shù)脂池底部有一個(gè)透光的窗口(通常是玻璃材質(zhì))。將打印平臺(tái)下降貼近窗口，中間的縫隙則是液態(tài)的樹(shù)脂。紫外線透過(guò)玻璃照射樹(shù)脂，使很薄的一層樹(shù)脂快速聚合成為固體。
SLA打印原理簡(jiǎn)圖
SLA技術(shù)的打印速度會(huì)隨著所照射紫外線強(qiáng)度的增加，聚合速度也會(huì)隨之加快。但這并不意味著越快越好，速度過(guò)快，會(huì)使固化的樹(shù)脂黏在玻璃窗口，令其與打印平臺(tái)粘合在一起，導(dǎo)致打印失敗。實(shí)際上，真正影響打印速度不是樹(shù)脂聚合，而是平臺(tái)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樵诖蛴∵^(guò)程中存在停頓。
當(dāng)然，世間不存在百分之百完美的事物。時(shí)間久了，樹(shù)脂會(huì)吸收空氣中的水分，導(dǎo)致軟薄部分彎曲卷翅。耗材方面，支持SLA打印的材料種類有限，必須是光敏樹(shù)脂，且對(duì)環(huán)境有一定的污染甚至令皮膚過(guò)敏，此外，需為打印對(duì)象設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)，確保其在成型過(guò)程中制作的每一個(gè)結(jié)構(gòu)部位都能可靠定位。盡管如此，SLA打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)依舊顯著，打印精度高、系統(tǒng)工作穩(wěn)定同時(shí)分辨率也較高，成品表面光滑等等。
CLIP、Polyjet與惠普Multi-Jet Fusion技術(shù)
CLIP技術(shù)
如果說(shuō)SLA大大提升了3D打印精度與速度，那么下面出場(chǎng)的CLIP技術(shù)，可謂連續(xù)液體界面生產(chǎn)技術(shù)的高階版，整個(gè)3D打印過(guò)程連續(xù)無(wú)停頓。該技術(shù)由Carbon3D公司推出，可將3D打印過(guò)程提速25-100倍。利用光和氧氣連續(xù)地從樹(shù)脂材料中逐出模型，而非傳統(tǒng)的逐層打印，將其稱為“連續(xù)液界面生產(chǎn)工藝”。
CLIP技術(shù)打破了以往3D打印精度與速度不可兼得的困境。連續(xù)的照射過(guò)程，令打印速度不再受切片層數(shù)量的影響，而僅僅取決于紫外線照射時(shí)的聚合速度以及聚合的粘性，而切片層厚決定最終成品的表面精度。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，在1微米的切片精度下，打印出了肉眼難以辨識(shí)的光滑表面。目前，CLIP技術(shù)原型3D打印機(jī)可打印50微米至25厘米的物體，前景不可限量。
Polyjet技術(shù)
Objet Geometries公司于2000年推出了Polyjet技術(shù)，采用非接觸樹(shù)脂處理與噴水清除支持材料，其工作原理是以超薄層的狀態(tài)，將藝術(shù)感光聚合材料一層一層地噴射到構(gòu)建托盤(pán)上，每一層感光聚合材料在被噴射后立即用紫外線光照射凝固，可立即進(jìn)行搬運(yùn)與使用，無(wú)需事后凝固。
實(shí)際上，Polyjet技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不在其打印速度，而是在于多種材料的混合噴射。打印質(zhì)量高，精密噴射與構(gòu)建材料性能可保證細(xì)節(jié)精細(xì)與薄壁。耗材上，采用非接觸樹(shù)脂載入/卸載，容易清除支持材料，容易更換噴射頭，更適合辦公室環(huán)境。此外，材料多種多樣，適用于不同形狀、機(jī)械性能和顏色的部件，所有類型的模型均使用相同的支持材料，因而能夠快速便捷地變換材料。
惠普多射流熔融3D打印技術(shù)
最后，我們?cè)賮?lái)說(shuō)說(shuō)惠普2014年末推出的Multi-Jet Fusion技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的驚人之處在于，是以惠普現(xiàn)有的熱噴墨技術(shù)為基礎(chǔ)，將噴頭做成孔徑細(xì)小、密度極高的陣列，噴頭一次的單向運(yùn)動(dòng)就可以完成一層噴射材料的覆蓋。
實(shí)際上，Multi-Jet Fusion技術(shù)旨在解決當(dāng)下3D打印技術(shù)所面臨的速度、精度、成本三大問(wèn)題。其工作方式很有趣：先鋪一層粉末，然后噴射熔劑，與此同時(shí)噴射一種精細(xì)劑，確保打印對(duì)象邊緣的精細(xì)度。之后，再在上面施加一次熱源，這層就算大功告成，以此類推直到3D對(duì)象完成。
Multi-Jet Fusion技術(shù)的打印速度，將快于市場(chǎng)上任何3D打印技術(shù)10倍以上，而且兼顧精度和強(qiáng)度。為此，惠普提供了一組統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，使用他們的新多噴頭熔融技術(shù)批量生產(chǎn)1000個(gè)齒輪，只需3個(gè)小時(shí)，而使用高品質(zhì)的激光燒結(jié)設(shè)備，至少需要38小時(shí)。此外，其噴射系統(tǒng)每秒可噴出3.5億滴液滴，打印精度高達(dá)20微米。